一、高速和超高速加工技术kj
实现高速数控加工关键技术的研究
们在 实 际操 作 中也发 现 ： 当切 削 速度 提 高 １ ０倍 ， 给 进 速 度提 高 ２ Ｏ倍 ，远 远超 越传 统 的切 削 “ 区”后 ，切 禁 削机 理 发生 了变化 ，导 致单 位功 率 的 金属 切除 率提 高 了 ３ ～４ ， 削力 降低 了 ３ ， Ｏ Ｏ 切 Ｏ／ 刀具 的切 削 寿命 ９ ６ 提 高 了 ７ ，留在 工件 上 的切 削 热大 幅度 降低 ，切 削 Ｏ／ ９ ５ 温度不 升 反降 ，切 削振 动 几乎 消 失 ，切削 加工 发 生 了 本 质性 的 飞跃 ，而 在 常规切 削 加工 中备受 困惑 的一 系 列 问题 亦都 得 到 了很 好 的解 决 。
动主轴 目前主要是应用于精密加工 ， 功率较小， 其最高
转速 １ ００ ０／ ｎ 输 出功率 仅 ３ ｋ ， 用范 围较 小 。 ５ ０ ｒ ｍｉ ， ０Ｗ 应 高速 电主轴 在结 构 上全 部采 用 交 流伺 服 电机 直 接驱 动 的集成 化结构 ， 取消 齿轮 变速机 构 ，并配备有强 力的 冷 却和润 滑设计 。 成 电机 主轴 的特点是 振动小 、 集 噪声 低 、 结构 紧凑 。 成 主轴 有两种 构成 方式 ：一种是通过 联轴 集
收 稿 日期 ：２ ０ —２０ ；修 回 日期 ：２ ０ —２２ ０ ６１ －７ ０ ７０ —６ 作 者 简 介 ：陈 成 （９ ９ ）男 ， 苏 海 门 人 ， 士 研 究 生 。 １７一， 江 硕
有准 确 的测 温装 置 和高 效 的冷 却装 置 。 高速 主轴单元 的类型 主要有 电主轴 和气动 主轴 。 气
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２ ０ 年 第 ４期 ０７
陈 成 ： 实现 高速 数 控 加 工 关 键 技 术 的研 究
先进制造技术名词解释论述题
6、流体动压润滑——两摩擦表面相对运动时，具有一定粘度的流体被带进两表面之间，靠粘性流体的动力学作用产生流体压力，形成润滑膜以承受载荷并将两表面完全分隔开的润滑方式。
7、弹性流体动压润滑——具有点线接触的两弹性体相对运动时，在点线接触运动副上产生很高的载荷使弹性体产生很大的局部变形，从而改变润滑油膜的几何形状和压力分布，以承受载荷并将两表面完全分隔开的润滑方式。
3、优化设计——在多个工程设计中寻找出最佳化方案的过程。
4、变型设计——对于成熟产品，按市场需求进行结构重组，最大限度地利用企业的原有产品资源，加快生产周期，控制成本，保证质量。
5、全寿命周期设计——对产品的结构、功能、制造、销售、使用、维修直至回收再利用的全过程的设计。
6、流体动压润滑——两摩擦表面相对运动时，具有一定粘度的流体被带进两表面之间，靠粘性流体的动力学作用产生流体压力，形成润滑膜以承受载荷并将两表面完全分隔开的润滑方式。
7、弹性流体动压润滑——具有点线接触的两弹性体相对运动时，在点线接触运动副上产生很高的载荷使弹性体产生很大的局部变形，从而改变润滑油膜的几何形状和压力分布，以承受载荷并将两表面完全分隔开的润滑方式。
8、流体静压润滑——靠外部的流体压力源向磨擦表面之间供给一定压力的流体，借助流体静压力来承受载荷，运动副之间完全被油膜隔开的润滑方式。
3试论述智能制造系统定义及基本特征。
答：智能制造系统是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，它在制造过程中能以一种高度柔性与集成的方式，借助计算机模拟人类专家的智能活动进行分析、推理、判断、构思和决策，从而取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动，同时，收集、存储、完善、共享、继承和发展人类专家的智能。
磨削技术论文：超高速磨削及其优势探析
磨削技术论文：超高速磨削及其优势探析一、概述超高速磨削作为一种高精度精密加工技术，已在各个领域得到广泛应用。
本文将从超高速磨削的基本原理入手，分析其优势，探讨其在建筑领域的应用前景。
二、基本原理超高速磨削是利用高速旋转的砂轮磨削工件表面，以达到高精度加工的一种技术。
它与传统的磨削技术不同之处在于，超高速磨削使用的砂轮转速通常在1万~10万转/分之间，较传统的磨削转速快得多。
这种高速磨削技术可以大幅提高加工效率，同时还能够获得更高的精度和光洁度。
三、优势分析1. 精度高超高速磨削的砂轮转速快，磨削力大，可以快速去除工件表面杂质，得到更加精细的加工表面，精度可达到0.005mm以下。
2. 效率高由于砂轮转速快，磨削力大，超高速磨削速度比传统磨削技术快得多。
工件加工时间可以降低30%以上，大幅提高生产效率。
3. 造价低超高速磨削使用的砂轮寿命长，能够在保证加工效率的情况下，延长更换周期，降低磨具成本。
4. 应用范围广超高速磨削是一种高效、环保、精细化的磨削技术，可适用于各种材料的加工，包括金属、非金属材料、陶瓷材料等。
5. 环保超高速磨削使用的是无毒、无害、无污染的磨料，减少了对环境的污染。
四、应用前景在建筑领域，超高速磨削技术可以用于加工各类构件。
它能够大幅节约加工时间，提高生产效率。
同时，它还能精细加工各类构件表面，达到工艺标准，节约原材料，降低生产成本。
在未来，超高速磨削技术有望得到更加广泛的应用。
五、案例分析1. XXX公司的构件加工中，采用超高速磨削技术，成功优化了加工效率，降低了产品成本，得到了客户的一致好评。
2. XX公司将超高速磨削技术应用于钢筋加工中，减少了加工时间，提高了钢筋的精度和尺寸的一致性，受到了建筑公司的赞扬。
3. XX公司采用超高速磨削技术加工门窗构件，成功提高了构件的表面精度和光洁度，降低了产品的废品率，提高了客户的满意度。
4. XX公司采用超高速磨削技术加工凸轮、传动齿轮等构件，减少了加工时间，提高了精度和表面光洁度，获得了广泛应用。
先进制造技术课后作业
第三章课后习题3-2 有哪几类零件成形方法？列举这些成形方法各自工艺内容。
答：依据材料成形学观点，从物质组成方式可把机械零件成形方式分为如下三类型： ① 受迫成形：利用材料的可成形性，在特定的边界和外力约束条件下的成形方法。
② 去除成形：运用分离的办法，把一部分材料（裕量材料）有序地从基体中分离出去而成形的办法。
③ 堆积成形：它是运用合并与连接的办法，把材料（气、液、固相）有序地合并堆积起来的成形方法。
3-5 什么是超塑性？目前金属超塑性主要有哪两种工艺手段获得？答：超塑性是指材料在一定的内部组织条件（如晶粒形状及尺寸、相变等）和外部环境条件（如温度、应变速率等)下，呈现出异常低的流变抗力、异常高的流变性能的现象。
超塑性的特点有大延伸率，无缩颈，小应力， 易成形。
金属的超塑性主要有两种类型：1）细晶超塑性，又称组织超塑性恒温超塑性，其超塑性产生的内在条件是具有均匀、稳定的等轴细晶组织，晶粒尺寸常小于10μm ；外在条件是每种超塑性材料应在特地的温度及速度下变形，一般应变速率在154min 10~10---范围内，要比普通金属应变速率至少低一个数量级。
2）相变超塑性，又称环境超塑性，是指在材料相变点上下进行温度变化循环的同时对式样加载，经多次循环式样得到积累的大变形。
3-6 目前在高分子材料注射成形工艺中有哪些先进技术？答： 目前在高分子材料注射成形工艺中的先进技术有：以组合惰性气体为特征的气辅成型、微发泡成型等；以组合压缩过程为特征的注射压缩成形、注射压制成形、表面贴合成形等；以组合模具移动或加热等过程为特征的自切浇口成形、模具滑合成形、热流道模具成形等； 以组合取向或延伸过程为特征的剪切场控制取向成形、磁场成形等。
3-11 在怎样的速度范围下进行加工属于高速加工？分析高速切削加工所需解决的关键技术。
答：超高速加工技术是指采用超硬材料刀具磨具和能可靠地实现高速运动的高精度、高自动化、高柔性的制造设备，以极大地提高切削速度来达到提高材料切除率、加工精度和加工质量的现代制造加工技术。
高速切削技术简介
1.3 高速切削的研究发展现状
日本：
日本是在20世纪60年代开始高速切削机理的研究。 近些年来吸收了各国的研究成果，现在已后来居上，跃居世 界领先地位。 20世纪90年代研制出了日本第一台卧式加工中心，主轴转速 达到30000r／min，最大进给速度为80m／r，加速度为2g， 重复定位精度为±lµm。 同时他们也致力于高速切削工艺，特别是高速切削工艺数据 库、刀具磨损与破损机理、CAD／CAM系统开发及质量控制等 方面的研究。
1)提高排屑性能，具体措施：
①采用内部供液方式，压力为2~7MPa； ②钻尖角比普通钻头大，易于分断厚型切屑； ③对钻头横刃进行修磨，使之成为中心涡卷形状。
汽车零件孔的高速切削加工
高速钻削加工应注意的问题：
2)提高刀具刚性，具体措施：
①增大钻头芯厚； ②增大倒棱锥度。
汽车零件孔的高速加工
3)防止钻尖过热，具体措施：
1.5.1 汽车工业中的高速切削
汽车工业:
在20世纪20年代主要采用由组合机床组成的刚性生产 线。 在20世纪80年代后，开始采用由加工中心组成的柔性 生产线。 生产的柔性提高了，但生产效率不如组合机床生产线。 怎么办？能否采用高速加工来提高生产率？
1.5.1 汽车工业中的高速切削
汽车工业: 从20世纪80年代中期开始，在单轴专用加工 中心上，采用高速加工技术，以10倍于普通加工 的速度加工，使加工中心的柔性和生产率得到兼 顾，例如一台高速加工中心在一年中就能加工 40000件变速箱箱体。
汽车零件平面的高速铣削加工
1)铸铁缸体、缸盖端面的高速铣削加工：
如Lamb公司： 缸体、缸盖大平面加工采用高速铣削，用氮化硅 （Si3N4基）陶瓷刀片铣削缸体顶面，切削速度达 1524m/min，进给速度达6350mm/min，生产效率提高了 50％。
高速切削加工技术
基本结构
进给机构 CNC控制 冷却系统
高速加工虽具有众多的优点，但由于技术复杂，且对于相关 技术要求较高，使其应用受到限制。
与高速加工密切相关的技术主要有：
○ 高速加工刀具与磨具制造技术； ○ 高速主轴单元制造技术； ○ 高速进给单元制造技术； ○ 高速加工在线检测与控制技术； ○ 其他：如高速加工毛坯制造技术，干切技术，高速加工的排屑技
术、安全防护技术等。
此外高速切削与磨削机理的研究，对于高速切削的发展也具 有重要意义。
高速切削 加工的关 键技术
高速主轴系统
高速主轴系统是高速切削技术最重要的关键技术之一。目前主 轴转速在15000-30000rpm的加工中心越来越普及，已经有转 速高达100000-150000rpm的加工中心。高速主轴由于转速 极高，主轴零件在离心力作用下产生振动和变形，高速运转摩 擦热和大功率内装电机产生的热会引起热变形和高温，所以必 须严格控制，为此对高速主轴提出如下性能要求：(1) 要求结 构紧凑、重量轻、惯性小、可避免振动和噪音和良好的起、停 性能；(2) 足够的刚性和高的回转精度；(3) 良好的热稳定性； (4) 大功率；(5) 先进的润滑和冷却系统；(6) 可靠的主轴监测 系统。
• 高速切削已成为当今制造业中一项快速发展的新技术，在工业发 达国家，高速切削正成为一种新的切削加工理念。
第 一 章 节 • 人们逐渐认识到高速切削是提高加工效率的关键技术。
高速切削的特点
随切削速度提高，单位时间内材料切除率增加，切削加工时间减 少，切削效率提高3～5倍。加工成本可降低20％-40％。
高速切削加工在国内的研究与应用
高速切削加工在国内的研究与 应用
20世纪90年代后，我们先后相继研究了模具高速切削加工技术与策 略、涂层刀具与PCBN刀具和陶瓷刀具等高速切削铸铁和钢的切削力、 刀具磨损寿命、加工表面粗糙度以及高速切削数据库技术等。
现代高速加工技术及装备
现代高速加工技术及装备摘要:高速切削加工技术是高速主轴系统、高速切削加工理论等诸多相关的硬件与软件技术综合而成的,广泛应用于航空航天、汽车及模具制造业。
关键词:高速加工高速切削技术高速加工机床高速加工是20世纪数控技术之后的又一次革命性的技术发展。
从20世纪末进人实用化阶段以后,作为高效率的加工手段之一,在目前的制造业中得到了广泛的应用。
1 高速切削技术的内涵德国切削物理学家Carl Salomon在1929年进行了开创性的研究,指出在常规的切削速度范围内,切削温度随着切削速度的增大而提高。
对于每一种件材料,存在一个速度范围,在这个速度范围内,由于切削温度太高,任何刀具都无法承受,切削加工不可能进行。
但是,当切削速度再增大,超过这个速度范围以后,切削温度反而降低。
在超高速切削的条件下,切屑的形成过程和普通切削不同。
随着切削速度的提高,塑性材料的切屑形态将从带状、片状到碎屑不断演变。
单位切削力初期呈上升趋势,尔后急剧下降。
1.1 高速加工技术的优越性在高速切削加工范围,单位时间内材料切除率增加,大幅度提高加工效率。
切削力减少,有利于对刚性较差和薄壁零件的切削加工。
切屑以很高的速度排出,带走大量的切削热,有利于减少加工零件的内应力和热变形,提高加工精度。
同时高速切削加工可大大降低加工表面粗糙度。
1.2 高速切削速度的划分按不同加工工艺划分:车削700～7000m/min,铣削300～6000m/min,钻削200～1100m/min,磨削150～360m/s,这种划分比常规切削速度提高一个数量级,还有继续提高趋势。
2 高速加工技术的结构体系高速切削加工技术是一个复杂的系统工程,是诸多单元技术集成的一项综合技术。
2.1 高速加工中心主轴及高速切削刀柄高速主轴单元包括动力源、主轴、轴承和机架四个主要部分,是高速加工机床的核心部件,高速主轴一般做成电主轴的结构形式,其关键技术包括高速主轴轴承、无外壳主平衡等等。
高速切削技术
高速切削（HSM=High Speed Machining）一、高速切削理论的提出和定义1．提出：高速切削理论最早是由德国物理学家Carl.J.Salomon 在1931 年4 月提出。
并发表了著名的Salomon曲线[1]。
如图1（a）所示。
主要内容是：在常规切削速度范围内，切削温度随着切削速度的提高而升高，但切削速度提高到一定值后，切削温度不但不升高反会降低，如图1(b)所示，且该切削速度值与工件材料的种类有关。
(a) (b)图1 切削温度变化曲线2、高速切削定义：目前高速切削技术比较普及的定义是根据1992年国际生产工程研究会(CIRP) 年会主题报告的定义：高速切削通常指切削速度超过传统切削速度5 － 10 倍的切削加工。
机床主轴转速在10000-20000r/min以上，进给速度通常达15-50m/min，最高可达90m/min。
实际上，高速切削是一个相对概念，它包括高速铣削、高速车削、高速钻孔与高速车铣（绝大部分应用是高速铣削）等不同的加工方式，根据被加工材料的不同及加工方式的不同，其切削速度范围也不同。
目前，不同的加工材料，切削速度约在下述范围，如表1所示[1]：表1 切削速度范围被加工材料切削速度范围铝合金1000~7500m/min铜合金900~5000m/min铸铁900~5000m/min钢500~2000m/min耐热镍基合金500m/min钛合金150~1000m/min纤维增强塑料2000~9000m/min3.特征现代研究表明，高速切削时，切屑变形所消耗的能量大多数转变为热，切削速度高，产生的热量越大，基本切削区的高温有助于加速塑性变形和切屑形成。
而且大部分热量都被切屑带走。
高速切削变形过程显著特征为:第一变形区变窄，剪切角增大，变形系数减少，如图2；第二变形区的接触长度变短，切屑排出速度极高，前刀面受周期载荷的作用。
所以高速切削的切削变形小，切削力有大幅度下降，切削表面损伤减轻。
先进制造技术基础_第3章_先进制造工艺技术
出
版
一:改革床身结构
社 大
Gidding和Lewis公司在其RAM高速加工中心上将
机 械
立柱与底座合为一个整体，使机床整体刚性得以提高；
系 列 规
划
教
二:使用高阻尼特性材料,如聚合物混凝土。
材 之
日本牧野高速机床的主轴油温与机床床身的温度 通过传感控制保持一致，协调了主轴与床身的热变形。
先
进
3.超高速切削机理
大
1.刀具技术
机 械
系
超高速切削对刀具的要求：高硬度、高强度和耐磨性；
列 规
韧性高，抗冲击能力强；高的热硬性和化学稳定性；抗
划 教
热冲击能力强等。
材 之
常用的刀具材料有： 涂层刀具：在刀具基体上涂覆金属化合物薄膜，以获得 远高于基体的表面硬度和优良的切削性能。
先 进
金属陶瓷刀具：与硬质合金刀具相比可承受更高的切削 制
划 教
寸、性能或相对位置，使之成为成品或半成品的方法和
材 之
过程。
先
按其功能的不同，机械制造工艺分为三个阶段：零 进
件毛坯的成形准备阶段，包括原材料切割、焊接、铸造、 锻压加工成形等；机械切削加工阶段，包括车削、钻削、 铣削、刨削、镗削、磨削加工等；表面改性处理阶段，
制 造
包括热处理、电镀、化学镀、热喷涂、涂装等。 图3.1
出 版 社
大
机
教学目标：
械 系
列
规
通过本章的学习，了解先进制造工艺技术的基本特征及
划 教
材
发展趋势;
之
先
掌握先进制造工艺技术中超高速加工技术、超精密加工 技术、特种加工技术、快速原型制造技术以及微细加工 技术的基本概念、关键支撑技术及发展应用 ；
高速高效微细加工技术的发展研究
高速高效微细加工技术的发展研究摘要：高速高效微细加工技术就是综合了高速加工技术、高效加工技术和微细加工技术这三个方面的加工技术来提高制造工艺，它是集高效、优质、超精密微细和低耗于一身的先进制造工艺技术。
包括高速切削加工、高进给切削加工、大余量切削和高效复合切削加工、高速与超高速磨削、高效深切磨削、快速点磨削和缓进给深切磨削。
关键词：高速高效微细加工高速切削加工高速与超高速磨削前言：制造业为人类创造了辉煌的物质文明，它是一个国家经济发展先进与否的重要标志。
从古至今，制造业不断改变着人们的生产方式、经营管理模式乃至社会的组织结构形式和文化内容，尤其是机械制造，更是国民经济支柱。
高速高效微细加工技术随着社会对制造加工业提出更高的要求而成为各个加工制造业日益关注的技术，不断加大了对其的科研投入。
因此，我们要进一步发展机械制造业，就要向高速高效微细加工技术发展。
1.高速高效微细加工技术概述及应用1.1.高速切削加工技术高速切削加工技术中的“高速”是一个相对概念，随着切削加工技术的不断发展其速度范畴发生着变化，对于不同的加工方法和工件材料与刀具材料，高速切削加工时应用的切削速度也不相同。
从切削速度方面，一般以高于5 10 倍的普通切削速度的切削加工定义为高速切削加工。
从切削机理上定义为：切削加工过程通过能量转换，高硬刀具对工件材料的作用，导致其表面层产生高应变速率的高速切削变形和刀具与工件之间的高速切削摩擦学行为，形成的热、力耦合不均匀强应力场制造工艺。
1.2.高效加工技术近来，一些从事高效加工技术研究者，从开始就强调切削加工中加工零件的质量与生产效率的共同更大幅度的提高。
该研究继承了高速切削可以降低切削力﹑提高加工零件精度和表面质量等特点，着重从极大地提高生产效率的目的出发，进行了大量的切削试验研究，从理论和实践的结合上解决了许多技术难题，使高效率切削技术开发研究取得了长足的进展。
高效率加工技术的关键在于：采取了选用或新设计出具有足够的机床主轴转速与较大地传递力矩的能力的高功率、高刚性机床，进行大功率切削；选用目前最好的先进刀具材料；选用适合高速切削先进的刀具夹头；采用独具风格的特殊加工方法以及选择合理的切削参数等技术措施。